Uudelleen kehitetty sähköinen iho edistää humanoidirobotiikkaa

Tehostetut edistysaskeleet keinotekoisessa tai sähköisessä ihossa ovat perustavanlaatuisia humanoidirobotien luomiselle, koska iho antaa meille ihmisille kosketuksen, lämmön ja kivun havaitsemisen sekä monia muita elämän tärkeitä aspekteja. Ihmiskehossa on taktiilisia reseptoreja ihossa, mikä mahdollistaa meidän muuttaa lämpö- tai mekaanisia ärsykkeitä sähkösignaaleiksi aivoille.

On erittäin vaikea jäljitellä näitä kykyjä sähköisessä ihossa, ja nykyiset versiot pystyvät vain havaitsemaan liikettä tai lämpötilaa erikseen. Vielä ei ole olemassa yhtään, joka voisi tehdä molemmat samanaikaisesti kuin ihon, kunnes nyt.

Monitilainen Ion-Sähköinen Iho

Stanfordin yliopiston tutkimusryhmä on kehittänyt uuden monitilaisen ion-sähköisen ihon, joka pystyy tekemään juuri sen. Käyttämällä erityisiä ominaisuuksia ionijohtimissa, ryhmä pystyi luomaan yksinkertaisia rakenteita, jotka mahdollistavat sähköisen ihon mitata lämpötilaa ja mekaanista stimulaatiota samanaikaisesti.

Ryhmään kuului POSTECH-professori Unyong Jeong ja Dr. Insang You materiaalitieteiden ja -tekniikan osastolta, sekä professori Zhenan Bao. Tutkimustulokset julkaistiin Science-julkaisussa 20. marraskuuta.

Ennen tätä kehitystä sähköinen iho usein kärsi suurista virheistä lämpötilan mittaamisessa, kun mekaanisia ärsykkeitä sovellettiin siihen. Ryhmä kääntyi ihmisen ihon puoleen inspiraation lähteeksi ja loi anturin elektrolyytteja käyttäen, koska ne ovat vastuussa siitä, että ihmisihon pystyy venyttämään vapaasti rikkoutumatta. Ionijohtimismateriaali, joka sisältää elektrolyytteja, voi olla eri mitattavissa olevia ominaisuuksia riippuen mitatun taajuuden mukaan.

Kaiken tämän kautta ryhmä kehitti monitoimisen keinotekoisen reseptorin, joka pystyy mittaamaan taktiilista aistimusta ja lämpötilaa samanaikaisesti. Ryhmä pystyi johdattamaan latauksen rentoutumisajan ja normalisoidun kapasitanssin, jotka ovat kaksi muuttujaa, jotka voivat mitata lämpötilaa ja liikettä vastaamatta toiseen.

Uudelleen kehitetty keinotekoinen reseptori on monia potentiaalisia kaupallisia sovelluksia, koska se voi tarkasti mitata sovelletun esineen lämpötilaa ja venymäprofiilia ulkoisten ärsykkeiden vaikutuksesta.

Humanoidi Iho

Monitilaisen ion-sähköisen ihon osalta se voidaan soveltaa käyttöön lämpötilan antureihin tai robotti-ihoihin, jotta ne voisivat olla enemmän humanoidisia.

Dr. Insang You on tutkimuksen ensisijainen tekijä.

“Kun etusormi koskettaa sähköistä ihoa, sähköinen iho havaitsee kosketuksen lämpötilan muutoksena, ja kun sormi painaa ihoa, kosketusalueen takaosa venyy ja tunnistaa sen liikkeenä”, You sanoi. “Epäilen, että tämä mekanismi on yksi tapa, jolla todellinen ihmisihon tunnistaa eri ärsykkeitä, kuten lämpötilaa ja liikettä.”

Jeong oli tutkimuksen vastaava tekijä.

“Tämä tutkimus on ensimmäinen askel monitilaisen sähköisen ihon tutkimuksen avaamisessa elektrolyyttien avulla”, Jeong sanoi. “Tutkimuksen lopullinen tavoite on luoda keinotekoinen ion-sähköinen iho, joka simuloisi ihmisen taktiilisia reseptoreita ja hermosolmukkeita, mikä auttaisi palauttamaan kosketusvaiston potilaille, jotka ovat menettäneet kosketusvaistonsa sairauden tai onnettomuuden vuoksi.”